распределительное устройство постоянного тока

Когда говорят про распределительное устройство постоянного тока, многие сразу думают про что-то простое — ну, щиток, клеммы, провода. Но на практике, особенно в промышленных системах резервного питания или на объектах с тяговыми подстанциями, всё оказывается куда тоньше. Основная ошибка — недооценивать специфику коммутации и защиты цепей постоянного тока. Переменный ток сам гасит дугу при разрыве, а тут — совсем другая история. И если подрядчик пытается ставить обычные AC-автоматы в DC-цепь, это прямой путь к пожарам и отказам. Сам через это проходил.

Где и почему возникают сложности

Взять, к примеру, подстанции городского электротранспорта. Там постоянный ток 600 В или 825 В. И распределительные шкафы для таких систем — это не просто металлический ящик. Там должна быть не только усиленная изоляция, но и специальные дугогасительные камеры в аппаратах. Однажды видел, как на объекте поставили шкаф с обычными модульными автоматами, рассчитанными на переменный ток. При аварийном отключении дуга не погасла, прожгла стенку корпуса. Хорошо, что персонал был далеко. После этого всегда смотрю на маркировку — DC или AC — и требую сертификаты испытаний именно на постоянный ток.

Ещё момент — выбор шин. Для постоянного тока важна не только проводимость, но и стойкость к электрокоррозии. Особенно в условиях высокой влажности. Медь, конечно, классика, но если бюджет ограничен, иногда рассматривают алюминий с качественным покрытием. Но тут надо считать не только сечение, но и возможные электрохимические процессы в точках контакта. Бывало, через пару лет эксплуатации в портовых кранах контакты 'зеленели' и сопротивление росло. Приходилось перебирать всю сборку.

И конечно, компоновка. В устройствах для постоянного тока часто соседствуют силовые цепи управления (например, 220 В DC для включения высоковольтных выключателей) и цепи питания низковольтной логики, скажем, 24 В DC. Их нельзя просто так свалить в одну кучу. Наводки, помехи для микропроцессорной защиты — это реальная проблема. Приходится разделять отсеки, экранировать слаботочные группы. Вроде мелочь, но если не сделать, оборудование начнёт 'глючить' без видимых причин.

Опыт с поставщиками и сборкой

Раньше мы многое собирали сами, но это требовало времени и очень строгого входного контроля комплектующих. Сейчас часто идём по пути заказа готовых решений у проверенных производителей. Например, недавно работали с ООО Яньтай Жуйфэн Электрооборудование — у них на сайте lkrfeng.ru как раз заявлена специализация на распределительных коробках и шкафах. Что важно — они декларируют соответствие отраслевым стандартам. Для нас это было ключевым: нужен был шкаф для системы постоянного тока на объекте коммерческого центра с мощной ДГУ.

В процессе обсуждения технического задания выяснились нюансы. Их инженеры спрашивали про предполагаемые токи КЗ в точке установки, про климатическое исполнение (шкаф должен был стоять в неотапливаемом техпомещении). Это хороший знак — значит, думают не только о продаже 'железа', а о том, как оно будет работать. В итоге предложили вариант с раздельными отсеками для силовых DC-автоматов и цепей управления, с подогревом для борьбы с конденсатом. Но и тут пришлось поправить: запросили установку не стандартных нагревателей на 220 В AC, а именно на постоянное напряжение, которое было доступно в щите. Сделали без проблем.

Сама поставка. Шкаф пришёл в сборе, но мы всё равно перед установкой вскрыли. Проверили затяжку всех шинных соединений динамометрическим ключом — на удивление, всё было в норме. Маркировка проводов чёткая, схема на внутренней стороне двери соответствует содержимому. Это редкость, честно говоря. Часто бывает, что приезжает 'коробка', а внутри провода синие везде, и разбирайся сам. Здесь же видно, что сборка не кустарная. Продукция распределительного устройства постоянного тока должна быть именно такой — предсказуемой и безопасной.

Неочевидные детали, которые решают всё

Один из таких моментов — цветовая маркировка шин. Для постоянного тока есть своя традиция: плюс — коричневый, минус — синий. Но в России часто встречаешь и красный с синим, как в старой советской школе. Главное — чтобы внутри одного проекта всё было единообразно и соответствовало ПУЭ. Мы однажды получили объект, где на разных этажах сборки были выполнены с разной маркировкой. Пришлось переклеивать бирки, чтобы не путать эксплуатационный персонал.

Второе — средства измерения. В щит постоянного тока часто встраивают вольтметры и амперметры. Важно, чтобы они были именно магнитоэлектрической системы или качественные цифровые, адаптированные под постоянный ток. Стрелочные приборы старого типа иногда 'залипают' из-за остаточной намагниченности, показывают неверные значения. Сейчас чаще ставим цифровые индикаторы с выходом на АСКУЭ, но это уже вопрос цены проекта.

И третье, про что часто забывают, — вентиляция. Распределительное устройство постоянного тока, особенно с мощными резисторами для разряда батарей или шунтами, может ощутимо греться. Глухой корпус без продуманной конвекции — это риск перегрева контактов и изоляции. В том же шкафу от Яньтай Жуйфэн была перфорация в верхней и нижней части, но для нашего конкретного места установки (пыльное помещение) мы заказали дополнительный фильтр на вентиляционные отверстия. Мелочь, но без неё через полгода внутри всё было бы в слое пыли, ухудшающей охлаждение и изоляцию.

Про защиту и селективность

С защитами в цепях постоянного тока особая головная боль. Автоматические выключатели с DC-характеристикой — дорогое удовольствие. Иногда пытаются сэкономить и ставят предохранители. Но тут надо очень внимательно смотреть на время-токовые характеристики. Предохранитель должен отсекать ток КЗ быстрее, чем он успеет повредить кабель или источник (например, аккумуляторную батарею). Приходится строить кривые и сравнивать. Ошибка в выборе может привести к тому, что при коротком замыкании сгорит не предохранитель, а дорогостоящий силовой кабель.

Селективность между ступенями защиты — это вообще высший пилотаж. В системах постоянного тока для обеспечения селективности иногда используют специальные быстродействующие выключатели на верхней ступени и более инерционные — на нижней. Или применяют реле максимального тока с выдержкой времени. На одном из проектов по энергообеспечению центра обработки данных не удалось с первого раза добиться чёткой селективности между щитом АВР и фидерными отходящими линиями. При к.з. в одной линии отключалась вся система. Пришлось пересматривать номиналы и типы аппаратов, добавлять реле. Это была неделя дополнительных расчётов и испытаний.

Современный тренд — использование в составе распределительного устройства постоянного тока микропроцессорных блоков защиты, которые могут регистрировать события и параметры. Это очень помогает при анализе аварий. Но их самих нужно качественно запитать от отдельного, стабилизированного источника DC. Иначе в момент глубокого провала напряжения в основной сети защита может 'сброситься' и не выполнить свою функцию. Круговорот проблем.

Монтаж и эксплуатация: взгляд с другой стороны

При монтаже самое критичное — полярность. Ошибка в подключении плюса и минуса может вывести из строя всё подключенное оборудование. Поэтому мы всегда используем разный цвет изоляции для положительных и отрицательных проводников на всём протяжении трассы, а перед первым включением делаем 'прозвонку' мегомметром и проверку полярности вольтметром. Казалось бы, банально, но сколько раз видел, когда монтажники путали кабели в общей пучке.

Эксплуатация. Персонал, привыкший работать с переменным током, часто теряется. Например, при измерении напряжения на шинах постоянного тока нужно помнить, что вольтметр должен быть включен строго параллельно, и соблюдать полярность щупов. Объясняешь, показываешь, но без регулярного инструктажа не обойтись. В паспорте на шкаф всегда оставляем не только схему, но и краткую инструкцию по безопасным операциям — типа 'как отключить и разрядить цепь'.

И последнее — диагностика и обслуживание. Раз в год обязательно замеряем сопротивление изоляции цепей постоянного тока относительно земли и между полюсами. Смотрим на состояние клемм, подтягиваем соединения (медь 'течёт' под нагрузкой). Особое внимание — батарейным отсекам, если они встроены в шкаф. Пары кислоты или щёлочи агрессивны к металлу и контактам. В этом плане шкафы, которые поставляет ООО Яньтай Жуйфэн Электрооборудование, с их покрытиями и обработкой, показали себя хорошо — следов коррозии за два года не обнаружили. Их продукция, как указано в описании, действительно широко применяется в промышленности и жилых комплексах, и, видимо, не зря — потому что расчёт идёт на долгую работу в реальных, а не идеальных условиях.